專利名稱：一種二次顯影方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于半導(dǎo)體制造的光刻技術(shù)領(lǐng)域，涉及光刻エ藝的顯影方法，尤其涉及對(duì)同一層已曝光的光刻膠采用二次顯影的濕法顯影 方法。
背景技術(shù)：
半導(dǎo)體制造技術(shù)中，為對(duì)薄膜構(gòu)圖以形成芯片，光刻技術(shù)被廣泛應(yīng)用。光刻過程中，必然包括曝光和顯影的過程。其中，濕法顯影是常見的ー種顯影方式，其利用顯影液與已曝光或未曝光(根據(jù)光刻膠是正膠還是負(fù)膠來判斷)的光刻膠化學(xué)反應(yīng)、使部分光刻膠溶解于顯影液中從而實(shí)現(xiàn)在光刻膠上形成圖案。圖I所示為現(xiàn)有的顯影方法流程示意圖。如圖I所示，濕法顯影過程中，其主要包括顯影液噴涂覆蓋步驟、浸潤步驟以及殘余物和顯影生成物的去除步驟，該顯影方法通過一次噴涂覆蓋、一次浸潤顯影來完成。在覆蓋步驟中，常常將硅片置于離心旋轉(zhuǎn)的硅片臺(tái)上，硅片臺(tái)帶動(dòng)覆蓋已構(gòu)圖曝光的光刻膠的硅片旋轉(zhuǎn)，同時(shí)顯影液噴灑于已曝光的光刻膠的表面，利用離心カ將大量的光刻膠涂覆于光刻膠表面。在此涂覆過程中，為顯影充分、需涂覆足夠量的顯影液，同時(shí)為顯影完全、需均勻涂覆全部光刻膠表面。為實(shí)現(xiàn)以上要求，需加快離心旋轉(zhuǎn)速度以及噴灑的光刻膠的量，這同時(shí)也會(huì)出現(xiàn)大量顯影液被離心力作用下而甩出去，造成顯影液的浪費(fèi)。以上現(xiàn)象在低端的顯影設(shè)備中尤其明顯，低端的顯影設(shè)備中采用簡(jiǎn)易的噴嘴(Nozzle)來實(shí)現(xiàn)顯影液的噴液方式。在該發(fā)明中，低端設(shè)備主要是指采用的顯影液噴嘴的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單以致無法從硬件本身解決噴液過程中產(chǎn)生氣泡、顯影液無法充分覆蓋的問題。圖2所示為現(xiàn)有技術(shù)的流式噴嘴(Stream Nozzle)的顯影設(shè)備，圖3所示為現(xiàn)有技術(shù)的噴灑式噴嘴(Spray Nozzle)的顯影設(shè)備。兩者均為常見的低端顯影設(shè)備，它們通常都具有兩個(gè)噴嘴。兩個(gè)噴嘴同時(shí)噴射顯影液以涂覆顯影液，往往長時(shí)間噴灑大量顯影液也無法很好地覆蓋硅片表面的光刻膠，從而造成難以實(shí)現(xiàn)顯影充分和顯影液嚴(yán)重浪費(fèi)的問題。進(jìn)一歩，兩個(gè)噴嘴所噴灑的顯影液也可能會(huì)因相互沖擊而帶來饒流，局部覆蓋不均勻，這會(huì)進(jìn)一歩加重上述問題。因此，現(xiàn)有技術(shù)的顯影過程中顯影效果難以保證并且顯影液浪費(fèi)嚴(yán)重。有鑒于此，有必要提出ー種新型的顯影方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是，提高顯影效果并減少顯影液的浪費(fèi)。為解決以上技術(shù)問題，本發(fā)明提供ー種二次顯影方法，用于對(duì)同一層已曝光的光刻膠進(jìn)行濕法顯影，其包括步驟(I)在所述光刻膠上第一次涂覆顯影液；(2)第一次浸潤所述光刻膠以初步顯影；(3)基本去除所述光刻膠表面的顯影生成物和殘余的所述顯影液；
(4)在所述光刻膠上第二次涂覆顯影液；以及(5)第二次浸潤所述光刻膠以全部顯影。按照本發(fā)明提供的顯影方法的實(shí)施例，其中，所述已曝光的光刻膠形成于硅片上，所述步驟(1)和(4)中，通過離心旋轉(zhuǎn)的方式涂覆所述顯影液。較佳地，所述步驟(I)和(4)中，所述離心旋轉(zhuǎn)的速度逐步下降。較佳地，所述步驟(I)中，所述第一次涂覆的顯影液噴涂與所述離心旋轉(zhuǎn)同步進(jìn)行，所述離心旋轉(zhuǎn)的時(shí)間長于所述第一次涂覆顯影液的顯影液噴涂時(shí)間。較佳地，所述步驟(4)中，所述第二次涂覆顯影液的顯影液噴涂與所述離心旋轉(zhuǎn)同步進(jìn)行，所述離心旋轉(zhuǎn)的時(shí)間長于所述第二次涂覆顯影液的顯影液噴涂時(shí)間。較佳地，所述步驟(I)中，初始的所述離心旋轉(zhuǎn)的速度范圍為100-200轉(zhuǎn)/分鐘；所述步驟(4)中，初始的所述離心旋轉(zhuǎn)的速度范圍為80-150轉(zhuǎn)/分鐘、并且其小于步驟(I)中的初始的所述離心旋轉(zhuǎn)的速度。按照本發(fā)明提供的顯影方法的實(shí)施例，優(yōu)選地，所述第二次涂覆顯影液的涂覆時(shí)間短于所述第一次涂覆顯影液的涂覆時(shí)間。所述第二次涂覆的顯影液的量少于所述第一次涂覆的顯影液的量。 所述第二次浸潤的時(shí)間短于所述第一次浸潤的時(shí)間。較佳地，所述方法用于使用流式噴嘴或噴灑式噴嘴的低端顯影設(shè)備中。。較佳地，所述步驟(3)中，通過離心旋轉(zhuǎn)方式去除所述光刻膠表面的顯影生成物和殘余的所述顯影液。較佳地，還包括在所述步驟(I)之前的步驟(aI)去離子水清洗步驟；并且還包括在所述步驟(5)之后的步驟(5a)去離子水清洗步驟。本發(fā)明的技術(shù)效果是，通過兩次顯影，尤其是第二次顯影過程的涂覆中，更容易良好地覆蓋光刻膠的表面，可以防止大量顯影液在涂覆過程中被浪費(fèi)，減少顯影液的使用量；同時(shí)第二次顯影的顯影液為相對(duì)新鮮的顯影液，容易保證顯影充分而完全。因此，該顯影方法成本低、顯影效果好的優(yōu)點(diǎn)，并不會(huì)整體增加顯影時(shí)間。


圖I是現(xiàn)有的顯影方法流程示意圖；圖2是現(xiàn)有技術(shù)的流式噴嘴的顯影設(shè)備；圖3是現(xiàn)有技術(shù)的噴灑式噴嘴的顯影設(shè)備；圖4是按照本發(fā)明實(shí)施例的顯影方法的流程示意圖。
具體實(shí)施例方式下面介紹的是本發(fā)明的多個(gè)可能實(shí)施例中的ー些，g在提供對(duì)本發(fā)明的基本了解。并不g在確認(rèn)本發(fā)明的關(guān)鍵或決定性的要素或限定所要保護(hù)的范圍。容易理解，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案，在不變更本發(fā)明的實(shí)質(zhì)精神下，本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員可以提出可相互替換的其它實(shí)現(xiàn)方式。因此，以下具體實(shí)施方式
以及附圖僅是對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案的示例性說明，而不應(yīng)當(dāng)視為本發(fā)明的全部或者視為對(duì)本發(fā)明技術(shù)方案的限定或限制。圖4所示為按照本發(fā)明實(shí)施例提供的顯影方法的流程示意圖。圖4所示的顯影方法可以應(yīng)用于各種光刻膠的濕法顯影過程中，光刻膠的具體類型以及顯影液的具體類型不是限制性的。該顯影方法用于對(duì)同一層已經(jīng)曝光的光刻膠進(jìn)行顯影。以下結(jié)合圖4對(duì)顯影方法過程進(jìn)行詳細(xì)說明。
首先，硅片上的光刻膠被曝光后，準(zhǔn)備開始進(jìn)行濕法顯影。在步驟SlO中，對(duì)光刻膠進(jìn)行去離子水清洗。在該步驟中，通過去離子水對(duì)硅片表面進(jìn)行處理。具體地，可以將硅片固定于硅片臺(tái)上，硅片高速旋轉(zhuǎn)(例如1200轉(zhuǎn)/分鐘)，同時(shí)在高速旋轉(zhuǎn)的其中一段時(shí)間內(nèi)通過噴嘴噴灑去離子水于光刻膠表面上，去離子水然后被離心カ甩去并帶走硅片表面顆粒。通過該步驟，還可以使欲涂覆顯影液的光刻膠的表面被濕潤，這可以減小顯影液與光刻膠的之間的表面張力，使顯影液與光刻膠更易融合、有利于下ー步中顯影液迅速鋪開在娃片表面。進(jìn)ー步,在步驟S20中，第一次涂覆顯影液。在該步驟中，顯影液涂覆滿所有光刻膠表面。具體地，硅片同樣固定于硅片臺(tái)上旋轉(zhuǎn)，從噴嘴上向硅片表面噴顯影液，顯影液在離心力作用下實(shí)現(xiàn)離心旋轉(zhuǎn)方式涂覆。在該步驟中，僅需要初步顯影所需的顯影液的量，因此可以相對(duì)較短時(shí)間地噴灑顯影液。較佳地，在步驟SlO中，硅片臺(tái)的轉(zhuǎn)速下降至一定轉(zhuǎn)速時(shí)(例如130轉(zhuǎn)/分)開始涂覆顯影液，并且同時(shí)硅片臺(tái)的旋轉(zhuǎn)速度逐步下降，這樣是由于剛開始顯影液向光刻膠表面四周擴(kuò)張時(shí)，顯影液與光刻膠之間的融合較難，顯影液的表面張カ較大，初始較快的轉(zhuǎn)速有利于顯影液迅速鋪滿硅片表面、并防止氣泡產(chǎn)生；然后降低硅片臺(tái)的轉(zhuǎn)速，有利于防止大量的顯影液被甩出硅片的光刻膠表面，使后續(xù)浸潤過程中顯影更充分。例如，在初始涂覆顯影液時(shí)其初始轉(zhuǎn)速為150轉(zhuǎn)/分鐘，每一秒鐘轉(zhuǎn)速下降50轉(zhuǎn)/分鐘，3秒鐘后停止涂覆，硅片臺(tái)繼續(xù)慢速旋轉(zhuǎn)，直至基本停止。需要說明的是，此階段硅片臺(tái)旋轉(zhuǎn)速度的逐步下降方式并不受本實(shí)施例限制，例如可以先快速下降，然后再以較慢速度下降。較佳地，在該步驟中，離心旋轉(zhuǎn)的初始轉(zhuǎn)速范圍為100-200轉(zhuǎn)/分鐘，其遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于SlO中的離心旋轉(zhuǎn)速度，有利于防止過多顯影液被甩出去。進(jìn)ー步，在步驟S30中，第一次浸潤以初步顯影。在該步驟中，通過所涂覆的顯影液浸潤光刻膠初步顯影。在該實(shí)施例中，第一涂覆顯影液于光刻膠后，硅片臺(tái)停止旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)初步顯影，顯影的時(shí)間相對(duì)較短，例如，如果傳統(tǒng)顯影過程中，顯影時(shí)間為60秒，該步驟中則選擇約30秒的時(shí)間進(jìn)行顯影。這樣，在這段時(shí)間內(nèi)顯影液與光刻膠的溶解反應(yīng)速度較快(前端時(shí)間內(nèi)未反應(yīng)的顯影液的百分比大、溶解顯影速度塊)。通過該步驟，可以完成初步的顯影，其直接影響光刻的關(guān)鍵尺寸(CD)以及光刻膠形貌。也為以后第二次充分顯影打下基礎(chǔ)。進(jìn)ー步，在步驟S40中，基本去除殘余顯影液和顯影生成物。在該步驟中，具體地,通過高速選擇娃片臺(tái)(例如1000轉(zhuǎn)/分鐘)基本去除光刻膠表面所殘余的顯影、同時(shí)去除顯影生成物?？梢詫⒐杵诙虝r(shí)間內(nèi)(例如，1-4秒內(nèi))高速地旋轉(zhuǎn)。需要說明的是，去除顯影液時(shí)，總會(huì)殘留一點(diǎn)顯影液于光刻膠表面，從而經(jīng)過第一次浸潤后的光刻膠與顯影液再次接觸時(shí)，二者之間的融合更加容易，表面張カ也更小，更易于全部覆蓋硅片表面的光刻膠。因此，在離心旋轉(zhuǎn)去除表面的殘余顯影液和顯影生成物時(shí)，轉(zhuǎn)速不宜太高(例如1500轉(zhuǎn)/分鐘以下)，旋轉(zhuǎn)時(shí)間不宜太長(例如較佳地為2秒)。進(jìn)ー步,在步驟S50中，第二次涂覆顯影液。在該步驟中，如上所述，由于第一次浸潤后，僅為初步顯影，例如有可能還有50%到10%厚度的光 刻膠未被顯影，因此需要第二次涂覆顯影液來顯影。此時(shí)，由于已經(jīng)被第一次顯影后的光刻膠與顯影液更加容易融合、表面張カ更小(如以上所述)，因此，硅片臺(tái)可以以相對(duì)較低的旋轉(zhuǎn)速度、將噴灑的顯影液旋涂于光刻膠表面，較佳地，其初始旋轉(zhuǎn)速度低于步驟S30中的初始旋轉(zhuǎn)速度，同樣地，旋轉(zhuǎn)速度在離心旋轉(zhuǎn)時(shí)間段內(nèi)逐步下降。這樣容易保證光刻膠被全部涂覆時(shí)，顯影液的用量相對(duì)偏少，甩出硅片的顯影液的量也更少。例如，在初始涂覆顯影液時(shí)其初始轉(zhuǎn)速為100轉(zhuǎn)/分鐘，每一秒鐘轉(zhuǎn)速下降40轉(zhuǎn)/分鐘，3秒鐘內(nèi)停止涂覆，硅片臺(tái)繼續(xù)慢速旋轉(zhuǎn)，直至基本停止。需要說明的是，此階段硅片臺(tái)旋轉(zhuǎn)速度的逐步下降方式并不受本實(shí)施例限制，例如可以先快速下降，然后再以較慢速度下降。較佳地，噴涂顯影吋，100轉(zhuǎn)/分鐘維持O. 5秒鐘、然后以30轉(zhuǎn)/分鐘維持一秒鐘、然后以20轉(zhuǎn)/分鐘維持一秒鐘，這樣更加有利于節(jié)約顯影液。因此，步驟S50的顯影液的涂覆時(shí)間可以短于步驟S30的顯影液的涂覆時(shí)間。另外，在顯影液噴涂完以后，離心旋轉(zhuǎn)繼續(xù)低速旋轉(zhuǎn)I秒鐘左右。旋轉(zhuǎn)的初始轉(zhuǎn)速范圍可以為100-200轉(zhuǎn)/分鐘，其遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于SlO和S40中的離心旋轉(zhuǎn)速度。進(jìn)ー步，在步驟S60中，第二次浸潤以全部顯影。在該步驟中，主要是為了使被曝光的光刻膠全部被顯影。由于此時(shí)顯影液是新鮮的，并且能良好地全部覆蓋光刻膠，從而其可以相對(duì)快速顯影，顯影化學(xué)反應(yīng)充分，顯影的光刻膠形貌良好。在該實(shí)施例中，第二涂覆顯影液于光刻膠后，硅片臺(tái)停止旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)靜態(tài)全部顯影，顯影的時(shí)間選擇相對(duì)較短，例如，如果傳統(tǒng)顯影過程中，顯影時(shí)間為60秒，該步驟中則選擇約20秒的時(shí)間進(jìn)行顯影。該步驟中的顯影時(shí)間可以短于步驟S30中的顯影時(shí)間，例如相比于步驟S30的顯影時(shí)間短1-10秒。因此，雖然采用兩次顯影的方法，相對(duì)于傳統(tǒng)的一次顯影，雖然步驟增多，但是由于第二次顯影速度加快，整體顯影時(shí)間并未明顯增カロ。并且，由于第兩次顯影的過程相對(duì)一次顯影更為充分完全，往往可以減小對(duì)光刻曝光過程中的曝光劑量的依賴，縮短曝光時(shí)間。因此還有利于提高光刻效率。進(jìn)ー步，在步驟S70中，去離子水清洗。在該步驟中，通過去離子水的物理清洗，可以去除第二次顯影后的殘余顯影液以及顯影生成物。具體地，可以將硅片固定于硅片臺(tái)上，硅片高速旋轉(zhuǎn)(例如500轉(zhuǎn)/分鐘)，同時(shí)在高速旋轉(zhuǎn)的其中一段時(shí)間內(nèi)通過噴嘴噴灑去離子水于光刻膠表面上，去離子水然后被離心甩去并帶走殘余顯影液以及顯影生成物。最后，高速旋轉(zhuǎn)進(jìn)一步甩干去離子水，至此顯影過程基本完成。由上可知，通過兩次顯影的方式，不但可以提高顯影效果(顯影均勻而充分)，還可以防止大量顯影被甩出而浪費(fèi)，減少顯影液的使用量，并且整體不影響光刻的時(shí)間周期。需要說明的是，該實(shí)施例的顯影方法尤其適用于圖2和圖3所示的低端顯影設(shè)備上，將兩個(gè)噴嘴所噴灑的顯影液也可能會(huì)因相互沖擊而帶來饒流的影響降至最小。需要說明的是，在本文中，低端設(shè)備主要是指采用的顯影液噴嘴的結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單以致無法從硬件本身解決噴液過程中產(chǎn)生氣泡、顯影液無法充分覆蓋的問題，例如，圖2中的使用流式噴嘴噴涂顯影液的顯影設(shè)備，圖3中的使用噴灑式噴嘴噴涂顯影液的顯影設(shè)備。以上例子主要說明了本發(fā)明的顯影方法。盡管只對(duì)其中一些本發(fā)明的實(shí)施方式進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)了解，本發(fā)明可以在不偏離其主g與范圍內(nèi)以許多其他的形式實(shí)施。因此，所展示的例子與實(shí)施方式被視為示意性的而非限制性的，在不脫離如所附各權(quán)利要求所定義的本發(fā)明精神及范圍的情況下，本發(fā)明可能涵蓋各種的修改與
替換 。
權(quán)利要求
1.一種二次顯影方法，用于對(duì)同一層已曝光的光刻膠進(jìn)行濕法顯影，其特征在于，包括步驟 (1)在所述光刻膠上第一次涂覆顯影液； (2)第一次浸潤所述光刻膠以初步顯影； (3)基本去除所述光刻膠表面的顯影生成物和殘余的所述顯影液； (4)在所述光刻膠上第二次涂覆顯影液；以及 (5)第二次浸潤所述光刻膠以全部顯影。
2.如權(quán)利要求I所述的二次顯影方法，其特征在于，所述已曝光的光刻膠形成于硅片上，所述步驟(I)和(4)中，通過離心旋轉(zhuǎn)的方式涂覆所述顯影液。
3.如權(quán)利要求2所述的二次顯影方法，其特征在于，所述步驟(I)和(4)中，所述離心旋轉(zhuǎn)的速度逐步下降。
4.如權(quán)利要求3所述的二次顯影方法，其特征在于，所述步驟(I)中，所述第一次涂覆的顯影液噴涂與所述離心旋轉(zhuǎn)同步進(jìn)行，所述離心旋轉(zhuǎn)的時(shí)間長于所述第一次涂覆顯影液的顯影液噴涂時(shí)間。
5.如權(quán)利要求3所述的二次顯影方法，其特征在于，所述步驟(4)中，所述第二次涂覆顯影液的顯影液噴涂與所述離心旋轉(zhuǎn)同步進(jìn)行，所述離心旋轉(zhuǎn)的時(shí)間長于所述第二次涂覆顯影液的顯影液噴涂時(shí)間。
6.如權(quán)利要求3所述的二次顯影方法，其特征在于，所述步驟(I)中，初始的所述離心旋轉(zhuǎn)的速度范圍為100-200轉(zhuǎn)/分鐘；所述步驟(4)中，初始的所述離心旋轉(zhuǎn)的速度范圍為80-150轉(zhuǎn)/分鐘、并且其小于步驟(I)中的初始的所述離心旋轉(zhuǎn)的速度。
7.如權(quán)利要求I所述的二次顯影方法，其特征在于，所述第二次涂覆的涂覆時(shí)間短于所述第一次涂覆的涂覆時(shí)間。
8.如權(quán)利要求I所述的二次顯影方法，其特征在于，所述第二次涂覆顯影液的量少于所述第一次涂覆顯影液的量。
9.如權(quán)利要求I所述的二次顯影方法，其特征在于，所述第二次浸潤的時(shí)間短于所述第一次浸潤的時(shí)間。
10.如權(quán)利要求I所述的二次顯影方法，其特征在于，所述方法用于使用流式噴嘴或噴灑式噴嘴的低端顯影設(shè)備中。
11.如權(quán)利要求I至10任一所述的二次顯影方法，其特征在于，所述步驟(3)中，通過離心旋轉(zhuǎn)方式去除所述光刻膠表面的顯影生成物和殘余的所述顯影液。
12.如權(quán)利要求I至10任一所述的二次顯影方法，其特征在于，還包括在所述步驟(I)之前的步驟 (al)去離子水清洗步驟； 并且還包括在所述步驟(5)之后的步驟 (5a)去離子水清洗步驟。
全文摘要
本發(fā)明提供一種二次顯影方法，屬于半導(dǎo)體制造的光刻技術(shù)領(lǐng)域。該二次顯影方法，用于對(duì)同一層已曝光的光刻膠進(jìn)行濕法顯影，其包括步驟(1)在所述光刻膠上第一次涂覆顯影液；(2)第一次浸潤所述光刻膠以初步顯影；(3)基本去除所述光刻膠表面的顯影生成物和殘余的所述顯影液；(4)在所述光刻膠上第二次涂覆顯影液；以及(5)第二次浸潤所述光刻膠以全部顯影。該顯影方法成本低、顯影效果好的優(yōu)點(diǎn)，并不會(huì)整體增加顯影時(shí)間。
文檔編號(hào)G03F7/42GK102621828SQ20111003717
公開日2012年8月1日 申請(qǐng)日期2011年1月27日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月27日
發(fā)明者燕麗林, 錢志浩 申請(qǐng)人:無錫華潤上華半導(dǎo)體有限公司, 無錫華潤上華科技有限公司